1. Przemiana austenityczna – przemiana jakiej doznaje nagrzewany ferryt powyżej temperatury 727°C. Zachodzi wtedy przemiana ferrytu w austenit poprzez zarodkowanie heterogeniczne na granicach ziaren.
Zakres występowania stabilnego austenitu określa obszar opisany punktami G, S, E, J i N wykresu żelazo-węgiel. Najszerszym jego zakresem występowania w czystej postaci jest temperatura 1130 °C. W tej temperaturze struktura krystaliczna austenitu jest w stanie wchłonąć do 2,11% węgla.
Przemiana perlityczna – przemiana fazowa (termiczna) austenitu w perlit zachodząca w wyniku powolnego chłodzenia stali (poniżej temperatury 727 °C) nagrzanej do temperatury austenitu. Zachodzi przy ochłodzeniu austenitu poniżej temperatury Arl (alotropowej). Jest to przemiana dyfuzyjna, związana z przegrupowaniem atomów węgla, zachodząca przez zarodkowanie i wzrost zarodków; zarodkowanie heterogeniczne na cząstkach cementytu, płytkach ferrytu, a w austenicie na granicach jego ziaren; kolejno tworzenie płytek cementytu i ferrytu.
Przemiana bainityczna – przechłodzenie austenitu do temp. odpowiadających środkowemu obszarowi na wykresie CTPi (ok. 550 – 200 °C dla stali węglowej).
Przemiana martenzytyczna – bezdyfuzyjna przemiana przesyconego stopu żelaza zwanego austenitem, jaka zachodzi w czasie hartowania stali.
Aby z austenitu otrzymać martenzyt należy chłodzić z prędkością większą od krytycznej.
Przemiany podczas odpuszczania.
2. Czysta miedź metaliczna
Miedź ma gęstość 8,96 g/cm³ i temperaturę topnienia 1083 °C. Po wytopie i oczyszczeniu jest miękkim metalem o bardzo dobrym przewodnictwie cieplnym i elektrycznym. Jest dość odporna chemicznie, zalicza się do metali półszlachetnych. Nie ulega działaniu kwasów w warunkach nieutleniających.
Czysta miedź ma kolor różowy; wraz ze złotem i osmem jest jednym z trzech metali niemających barwy szarej lub srebrnej. Na powietrzu pokrywa się cienką warstwą CuO, w wyniku czego ciemnieje i przybiera barwę określaną jako czerwona lub czerwonobrązowa. Podczas dłuższego wystawienia na działanie warunków atmosferycznych, pod wpływam wilgoci i dwutlenku węgla ulega powolnej korozji atmosferycznej powierzchniowej (→ pasywacja), pokrywając się charakterystyczną zieloną patyną zwaną grynszpanem szlachetnym (śniedzenie miedzi). W atmosferze zawierającej dwutlenek siarki w skład patyny wchodzi także zasadowy siarczan miedzi(II) (CuOH)2SO4, a powłoka taka nie stanowi ochrony przed dalszą korozją.
Miedź można przerabiać plastycznie na zimno i na gorąco, ale w przypadku przeróbki na zimno następuje utwardzenie metalu (w wyniku zgniotu), które usuwa się przez wyżarzenie rekrystalizujące (w temp. 400-600 °C). Przeróbkę plastyczną na gorąco przeprowadza się w temp. 650-800 °C.
Miedź czysta zawiera 0,01-1,0% zanieczyszczeń, zależnie od rodzaju wytwarzania, przetwarzania i oczyszczania. Za zanieczyszczenia uważa się takie pierwiastki jak: Bi, Pb, Sb, As, Fe, Ni, Sn, Zn oraz S.
Metaliczna miedź (podobnie jak metaliczne srebro) wykazuje silne właściwości antybakteryjne.
Aluminium
Właściwości chemiczne
Glin występuje na +3 stopniu utlenienia, bardzo rzadko również na +1 i +2. W stanie czystym powoli utlenia się na powietrzu, ulegając pasywacji.
Podgrzewany reaguje z tlenem obecnym w powietrzu tworząc tlenek. Glin łatwo roztwarza się w mocnych zasadach, takich jak NaOH lub KOH wypierając wodór i przechodząc w tetrahydroksyglinian:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑.
W kwasie solnym i w rozcieńczonym kwasie siarkowym roztwarza się wypierając wodór, natomiast reakcja ze stężonym kwasem siarkowym i rozcieńczonym kwasem azotowym przebiega inaczej – wydziela się odpowiednio dwutlenek siarki i dwutlenek azotu. W stężonym kwasie azotowym glin ulega pasywacji.
Właściwości fizyczne
W porównaniu z innymi metalami jego gęstość jest mała. Jest metalem dość plastycznym. Czysty, krystaliczny glin jest kruchy i łamliwy. Podobnie jak inne metale, dobrze odbija fale elektromagnetyczne. Czysty glin odbija do 99% widzialnego światła i do 95% podczerwieni.
Zastosowanie
Stopy aluminium
Ze względu na swoje właściwości, takie jak mała gęstość i odporność na korozję, stopy glinu z miedzią i magnezem zwane duraluminium znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu szerokiej grupy produktów – od puszek do napojów do części statków kosmicznych. Tak zwane aluminium utwardzane dyspersyjnie jest wykorzystywane w produkcji koszulek elementów paliwowych i konstrukcyjnych rdzeni reaktorów jądrowych.
Czysty glin
Próżniowe napylenie glinu na powierzchnię szkła lub przezroczystych tworzyw sztucznych wykorzystywane jest do produkcji luster.
Pył glinowy
Sproszkowany glin używany jest w hutnictwie do otrzymywania metali z ich tlenków w procesie aluminotermii. Stosowana w tym procesie mieszanina glinu oraz tlenków metali jest znana pod nazwą termit. Termitu używa się do produkcji broni, oraz do spawania rur i szyn kolejowych. Pył glinowy jest często składnikiem farb metalicznych odpowiedzialnym za charakterystyczny połysk.
W syntezie chemicznej pył aluminium stosowany jest w reakcjach uwodorniania i jako zamiennik cynku w reakcji Reformatskiego.
Stosowany jest również w przemyśle spożywczym, jako barwnik metaliczny. Używany jest przy srebrnych dekoracjach ciast i tortów. Parlament Europejski uznał, że dodawanie aluminium powinno być zakazane, ponieważ ma związek z chorobą Alzheimera.
Folia aluminiowa
Folie aluminiowe o różnej grubości stosowane są do pakowania (m.in. żywności) oraz do różnorodnych celów w technikach laboratoryjnych.
Brązy – stopy miedzi z cyną lub innymi metalami i ewentualnie innymi pierwiastkami, w których zawartość miedzi zawiera się w granicach 80-90% wagowych (stopy miedzi, które nie noszą nazwy "brąz", to mosiądze – stopy miedzi i cynku oraz miedzionikiel – stop miedzi z niklem). Składy brązów specyfikuje Polska Norma PN-xx/H-87050.
3. Azotowanie - jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu azotem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Proces ten polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego azotu, który wiąże się z żelazem oraz dodatkami stopowymi, zwłaszcza aluminium, tworząc powierzchniową warstwę azotków.
Utworzona warstwa zapewnia polepszenie następujących właściwości:
· odporność na ścieranie
· wytrzymałość na rozciąganie
· twardość
· właściwości przeciwkorozyjne (nierdzewność)
W przeciwieństwie do nawęglania przy azotowaniu strefa powierzchniowa utwardza się bez dodatkowej obróbki cieplnej. Azotowaniu poddaje się stale uprzednio ulepszone cieplnie, gdzie temperatura odpuszczania powinna być nieznacznie wyższa niż temperatura samego azotowania.
Strukturę fazową azotowanej warstwy wierzchniej można odczytać z układu równowagi fazowej żelazo-azot. Fazami tworzącymi się w procesie azotowania są:
· ferryt azotowy
· austenit azotowy
· azotki γ' (Fe4N)
· azotki ε (Fe2N)
Azotowanie gazowe
Do azotowania używa się stali węglowej, niskostopowej i stopowej. Jako medium w procesie tym stosuje się środowisko gazowe z wykorzystaniem amoniaku. Sama operacja bazuje na zapewnieniu w trakcie procesu odpowiedniej termodynamicznej aktywności atmosfery azotującej, określanej umownie poprzez wartość potencjału azotowego. W czasie tego typu obróbki zachodzą trzy podstawowe procesy:
· dysocjacja amoniaku — polegająca na rozkładzie cząsteczek podgrzanego do temperatury 500 °C gazu i wydzielenia aktywnych atomów pierwiastka dyfundującego - azotu, wg równania: 2NH3 ⇌ N2 + 3H2,
· absorpcja — polegająca na wchłanianiu (rozpuszczaniu) w metalu powstałego azotu, który następnie reaguje z żelazem, tworząc azotek,
· dyfuzja — polegająca na przemieszczaniu się obcych atomów w sieci przestrzennej obrabianego metalu.
Po azotowaniu, azotki metali, głównie żelaza, a także innych metali stopu, w szczególności aluminium i chromu, tworzą cienką, nie przekraczającą 0,6 mm, oraz bardzo twardą i odporną na ścieranie, warstwę na powierzchni stali. Azotowanie jest procesem długotrwałym; trwa od 10 do 100 godzin. Twardość powierzchni azotowanej dochodzi do 1100 HV i zachowana jest w podwyższonych temperaturach dochodzących do 550 °C.
Inne technologie azotowania
Azotowanie gazowe jest najszerzej stosowaną metodą azotowania. Wśród innych metod wyróżnić można:
· azotowanie plazmowe (jarzeniowe)
· azotowanie w złożach fluidalnych
· azotowanie w proszkach
· azotowanie jonowe - umożliwia nasycenie stopów żelaza azotem w temperaturach 300 - 600 stopni celcjusza i czasie 0,5 - 30 godzin. Umożliwia ono także wytworzenie jednofazowych struktur dyfuzyjnych złożonych z azotku gamma i epsilon. Proces azotowania jonowego przeprowadza się w specjalnym urządzeniu wyposażonym w komorę roboczą, w której przy napięciu 400-1000V (prąd stały) i ciśnieniu (0,1 - 10) * 133,3 Pa wprowadzony do komory amoniak, azot z wodorem lub czysty azot ulega jonizacji w bezpośrednim sąsiedztwie elementu obrabianego. Przedmiot stanowi katode, natomiast obudowa komory roboczej anodę. W strefie jonizacji występuje efekt świecenia, a przyspieszone w polu elektrycznym dodatnie jony azotu implantują w powierzchnię, powodując nagrzewanie elementu obrabianego oraz dyfundują w głąb, tworząc warstwę azotowania. Na powierzchni przedmiotów azotowanych jonowo występuje efekt rozpylenia katodowego, który umożliwia oczyszczenie i uaktywnienie powierzchni przed procesem dyfuzyjnym. Warstwy składające sie z fazy gamma uzyskuje się w atmosferach nie zawierających związków węgla, a grubość ich jest mała, gdyż dochodzi do 0,008 mm. Twardość warstw złożonych z azotku gamma waha sie w granicach 1200-1400HV. Warstwy typu epsilon wytwarza sie przy dodatku do atmosfery ok 0,5% atomowych węgla. Przeważnie twardość ich wynosi 1300-1500HV, przy niewielkiej kruchości. Azotowanie jonowe pozwala na uzyskanie równomiernej grubości warstwy niezależnie od kształtu i wielkości przedmiotów, a także w głębokich i ślepych otworach.
4. Stopy aluminium – tworzywa metaliczne otrzymane przez stopienie aluminium z jednym lub większą liczbą metali (bądź z niemetalami), celowo wytworzone dla uzyskania żądanych własności.
Własności wytrzymałościowe czystego aluminium są stosunkowo niskie, dlatego stosuje się stopy, które po odpowiedniej obróbce cieplnej mają wytrzymałość nawet kilkakrotnie większą. Stopy aluminium cechują się korzystnym parametrem konstrukcyjnym, tzn. stosunkiem wytrzymałości do ciężaru właściwego, który jest większy niż dla stali, a oprócz tego ich udarność nie maleje w miarę obniżania temperatury, dzięki czemu w niskich temperaturach mają większą udarność niż stal. Mają jednak niską wytrzymałość zmęczeniową.
Stopy aluminium dzieli się na:
· odlewnicze (PN-EN 1706:2001)
· do obróbki plastycznej (PN-EN 573-3:2005)
Do odlewniczych zaliczamy stopy przeważnie wieloskładnikowe o większej zawartości pierwiastków stopowych (5 – 25%), np. z krzemem (silumin); z krzemem i magnezem...
kepa416